第12课时 探究弹簧弹力与形变量的关系2025届高考物理一轮复习课件.pptx

第12课时探究弹簧弹力与形变量的关系

CONTENTS03立足“四层”·夯基础概念公式定理着眼“四翼”·探考点题型规律方法聚焦“素养”·提能力巧学妙解应用0102

01立足“四层”·夯基础概念公式定理

装置原理操作要领平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等（1）安装：如实验原理图所示，将铁架台放

在桌面上（固定好），将弹簧的一端固定于铁架台的横杆上，在靠近弹簧处将刻度尺（最小分度为1mm）固定于铁架台上，并用重垂线检查刻度尺是否竖直。（2）记原长：记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0，即弹簧的原长。（3）测量F、x：在弹簧下端挂上钩码，待钩码静止时测出弹簧的长度l，求出弹簧的伸长量x和所受的外力F（等于所挂钩码受到的重力）。（4）重复：改变所挂钩码的数量，重复上述实验步骤3，要尽量多

测几组数据，将所测数据填写在表格中

数据处理（1）列表法：将实验数据填入表中，研究测量的数据，可发现在实

验误差允许的范围内，弹力与弹簧伸长量的比值不变。（2）图像法：根据测量数据，在建好直角坐标系的坐标纸上描点。

以弹簧的弹力F为纵轴，弹簧的伸长量x为横轴，根据描点的情况，

作出一条经过原点的直线

误差分析（1）钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确以及画图时描点连线不

准确等都会引起实验误差。（2）悬挂钩码数量过多，导致弹簧的形变量超出了其弹性限度，不

再符合胡克定律（F＝kx），故图像甲发生弯曲。（3）水平放置弹簧测量其原长，由于弹簧有自重，将其悬挂起来后

会有一定的伸长量，故图像乙横轴截距不为零

02着眼“四翼”·探考点题型规律方法

【典例1】如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相

等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与形变量的关系。

（1）为完成实验，还需要的实验器材有：?。（2）实验中需要测量的物理量有：?

?。刻度尺弹簧原长、弹簧挂不同个数的

钩码时所对应的伸长量（或对应的弹簧长度）（3）图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F-x图像，由此可求出弹簧的

劲度系数为N/m。图像不过原点的原因是?

?。200弹簧自身存

在重力

（4）为完成该实验，设计的实验步骤如下：A.以弹簧伸长量为横坐标，弹力为纵坐标，描出各组（x，F）

对应的点，并用平滑的曲线连接起来；B.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0；C.将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹

簧附近竖直固定一把刻度尺；D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别

记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然

后取下钩码；

E.以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式，

首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；F.解释函数表达式中常数的物理意义；G.整理仪器。请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：?。CBDAEFG

难点助攻（1）用图像法处理数据时，因所选取的坐标轴不同，图线特点也

不同，如F-x图像中，图线为一条过原点的直线；F-l图像

中，图线为一条与l轴有交点的倾斜直线，且交点的l轴坐标

表示弹簧的原长。（2）描点画线时，所描的点不一定都落在一条直线上，但应使不在

直线上的点尽量均匀地分布在直线两侧。易错排查弹簧的原长应该竖直悬挂在铁架台上测量，以消除弹簧自身重力对测

量结果的影响。

解析：（1）根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和形变量。（2）根据实验原理知，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的伸长量（或对应的弹簧长度）。（3）取题图乙中（0.5，0）和（3.5，6）两个点，代入F＝kx，可得k＝200N/m，由于弹簧自身存在重力，使得弹簧不加外力时就有形变量。（4）根据完成实验的合理性可知先后顺序为CBDAEFG。